2,3,4-三氟硝基苯的制备方法
技术领域:
本发明涉及有机合成领域,具体的涉及2,3,4-三氟硝基苯的制备方法。
背景技术:
由于氟喹酮类药物具有良好的抗菌活性,光谱、高效,无青霉素类药物的过敏性,无药物累积作用的特点,近来该药已在国内外大量上市,而2,3,4-三氟硝基苯是合成该药的重要原料。
2,3,4-三氟硝基苯为淡黄色油状液体,其在农药领域也得到了很好的应用。由其衍生合成的N-酰基-N-(2,3,4-三氟苯胺基)丙酸酯类化合物,经室内杀菌生物活性筛选试验,对小麦纹枯病和瓜类灰霉病达到了70%以上的防治效果。
由于2,3,4-三氟硝基苯的广泛应用,其合成方法也受到了重视,2,3,4-三氟硝基苯的主要生产方法是由2,6-二氯苯胺为原料,经重氮化、热分解、硝化、氟化反应合成,4步反应合成总收率42.5%,决定反应总收率的关键步骤在于氟化反应,如何提高邻、对、间位的氟化成为关键。
发明内容:
本发明的目的是提供一种2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,该制备方法操作简单,条件易于控制,产品收率高。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入600-650g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温1-3小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加230-260g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、10-15g TBAB,减压75~80℃搅拌脱水1-3小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,9-12小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、10-14g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃、超声波功率:10-30KHZ,进行反应,通过GC跟踪反应进程,1-3小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。
优选地,2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入600-620g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温1-3小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加230-250g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、10-13g TBAB,减压75~80℃搅拌脱水1-3小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,9-12小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、10-12g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃、超声波功率:10-30KHZ,进行反应,通过GC跟踪反应进程,1-3小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。
优选地,2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入612g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温2小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加240g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、12g TBAB,减压75~80℃搅拌脱水2小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,10小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、12g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃、超声波功率:20KHZ,进行反应,通过GC跟踪反应进程,2小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。
优选地,步骤(1)中,所述搅拌的转速为2000-5000转/分。
优选地,产物的收率为99.5%以上。
硝基的邻、对位氯因为硝基的影响,在进行卤素替换时比较容易进行,因此在常规的反应条件下,即可进行反应,而且反应的结果比较满意,但是硝基对间位的影响,在卤素替换反应反应中不能起到促进作用。
随着反应的进行,势必产生焦油,焦油对产物:一氟取代与二氟取代有包裹,隔断了其与KF的接触;反应产生的KCl稀释了KF的浓度,进一步减慢了反应速度;在高温的条件下,会大大加快PTC失活的速率利用率,并且随着时间延长,活性降低,甚至失活,在此情况下需要补加PTC;本发明为了避免这一现象发生,采用分步氟化,不但解决KF的浓度降低的问题,也解决了PTC的活性失活问题。
在氟化反应中,是有机物与无机物的表面接触,加入PTC后,会有效的改善邻、对位的氟化问题,但是间位的氟化问题不能解决,为此,本发明合理选择超声处理,在超声波的空化作用下,能极大的的促进间位的氟化,进而使得氟化的反应进行;
不同的定位基团需要的PTC不同,硝基的邻、对位一般的PTC即可满足氟化的条件如:TBAB,但是间位对PTC的要求很高,需要合适的PTC,TBAF对本反应的间位氟化有最好的促进作用,但是若只添加TBAF,也只进行邻、对位,间位也不进行,可能是焦油及KF的浓度影响,所以本发明采用分步氟化。
本发明具有以下有益效果:
本发明以1,2,3-三氯苯为原料,首先制备2,3,4-三氯硝基苯,并以其为原料来制备2,3,4-三氟硝基苯,且在制备过程中,本发明采用分段氟化,并且在第一阶段氟化过程中,添加TBAB作为相转移催化剂,在第二步氟化过程中,采用TBAF作为相转移催化剂,并在超声的协同效果下,有效提高了产物的产率,且本发明合理调节相转移催化剂的添加量,加快了反应的进程,节约了制备成本。
具体实施方式:
为了更好的理解本发明,下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入600g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温1小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加230g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、10g TBAB,减压75~80℃搅拌脱水1小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,9小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、10g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃、超声波功率:10KHZ,进行反应,通过GC跟踪反应进程,3小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。经检测,2,3,4-三氟硝基苯的收率为99.5%。
实施例2
2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入650g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温3小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加260g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、15g TBAB,减压75~80℃搅拌脱水1小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,12小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、14g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃、超声波功率:30KHZ,进行反应,通过GC跟踪反应进程,1小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。经检测,2,3,4-三氟硝基苯的收率为99.6%。
实施例3
2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入610g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温1.5小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加240g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、12g TBAB,减压75~80℃搅拌脱水1.5小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,10小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、12g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃、超声波功率:20KHZ,进行反应,通过GC跟踪反应进程,2小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。经检测,经检测,2,3,4-三氟硝基苯的收率为99.5%。
实施例4
2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入612g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温2小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加240g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、12g TBAB,减压75~80℃搅拌脱水2小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,10小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、12g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃、超声波功率:20KHZ,进行反应,通过GC跟踪反应进程,2小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。经检测,2,3,4-三氟硝基苯的收率为99.7%。
对比例1
2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入612g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温2小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加240g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、12g TBAB,减压75~80℃搅拌脱水2小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,10小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、12g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃,进行反应,通过GC跟踪反应进程,2小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。经检测,2,3,4-三氟硝基苯的收率为26.5%。
对比例2
2,3,4-三氟硝基苯的制备方法,包括以下步骤:
(1)在反应瓶中加入612g 98%的H2SO4,500g 1,2,3-三氯苯,搅拌下升温,控制温度在75~80℃,缓慢滴加210g 97%HNO3,滴加结束后,80~85℃保温2小时,GC分析,反应结束,保温下静止分层,碱洗,制得2,3,4-三氯硝基苯,水层中和后进行无机盐浓缩;
(2)在无水反应瓶中加240g DMSO、120g 2,3,4-三氯硝基苯,开启搅拌,在减压下升温到75~80℃,搅拌2小时后,加76.8g KF、12g TBAF,减压75~80℃搅拌脱水2小时,直到蒸馏头没有水珠为止;
(3)将反应体系升温到180℃,开始反应,通过GC跟踪反应进程,10小时后2-氟-3,4-二两氯硝基苯与2,3-二氯-4-氟硝基苯含量均≤0.2%时,为反应终点,降温到70~75℃,过滤,将滤液减压蒸馏后再投入到无水反应装置中,再加46g KF、12g TBAF,减压75~80℃脱水2小时,蒸馏头没有水珠后,设定反应温度120℃、超声波功率:20KHZ,进行反应,通过GC跟踪反应进程,2小时后反应结束,降温到70~75℃,过滤,滤液精馏分离DMSO与产物。经检测,2,3,4-三氟硝基苯的收率为30.6%。